组合机构复习题及答案
《机械设计基础》课后习题答案
第十三章习题册参考答案绪论0-1 判断题1× 2× 3× 4√ 5√ 6× 7×0-2 填空题1确定的相对 2机械 3零件 4构件0-3 选择题1A 2A 3A 4A 5A一、机构的自由度1-1 判断题1× 2√ 3× 4× 5× 6× 7√8√ 9× 10√ 11√ 12× 13× 14×1-2 填空题1运动副 2独立 32 4低 5机构自由度 6机架1-3 选择题1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A8A 9A 10A 11A 12A 13A1-4 解：a F=3n－2p l－p h=3×3－2×4－0=1b F=3n－2p l－p h=3×5－2×7－0=1c F=3n－2p l－p h=3×3－2×4－0=1d F=3n－2p l－p h=3×3－2×4－0=1e F=3n－2p l－p h=3×3－2×4－0=1f F=3n－2p l－p h=3×3－2×4－0=1g F=3n－2p l－p h=3×3－2×4－0=11-5 解：a F=3n－2p l－p h =3×5－2×7－0=1b滚子中心存在局部自由度,F=3n－2p l－p h=3×8－2×11－1=1c E处存在复合铰链,F=3n－2p l－p h=3×5－2×6－1=2d F=3n－2p l－p h=3×6－2×8－1=1e滚子中心存在局部自由度,两移动副处之一为虚约束,三根杆以转动副相连处存在复合铰链F=3n－2p l－p h=3×9－2×12－2=1f齿轮、杆和机架以转动副相连处存在复合铰链,F=3n－2p l－p h=3×4－2×4－2=2g F=3n－2p l－p h=3×3－2×3－0=3h滚子中心存在局部自由度,F=3n－2p l－p h=3×3－2×3－2=1i中间三根杆以转动副相连处存在复合铰链,=3n－2p l－p h=3×7－2×10－0=1 j左边部分全为虚约束,三根杆以转动副相连处存在复合铰链,F=3n－2p l－p h=3×5－2×7－0=11-6 解：a该构件组合为机构,因为该组合自由度F=3n－2p l－p h=3×4－2×5－1=1>0 b该构件组合不是机构,因为该组合自由度F=3n－2p l－p h=3×3－2×4－1=0 c该构件组合不是机构,因为该组合自由度F=3n－2p l－p h=3×4－2×6－0=0d该构件组合为机构,因为该组合自由度F=3n－2p l－p h=3×3－2×4－0=1>0二、平面连杆机构2-1 判断题1× 2× 3√ 4× 5√ 6× 7√8√ 9√ 10× 11× 12√ 13× 14×15√ 16× 17× 18√ 19× 20√ 21×22× 23× 24× 25√2-2 填空题1低 2转动 33 4连杆,连架杆 5曲柄,摇杆6最短 7曲柄摇杆 8摇杆,连杆 92 10＞11运动不确定 12非工作时间 13惯性 14大15中的摆动导杆机构有,中的转动导杆机构无 16机架 17曲柄18曲柄滑块 19双摇杆 20双曲柄机构 21无,有2-3 选择题1A 2C 3B 4A 5B 6B 7A8C 9A 10A 11A 12C 13C 14A15A 16A 17A 18A 19A 20A 21A2-4 解：a双曲柄机构,因为40+110<70+90,满足杆长条件,并以最短杆为机架b曲柄摇杆机构,因为30+130<110+120,满足杆长条件,并以最短杆的邻边为机架c双摇杆机构,因为50+100>60+70,不满足杆长条件,无论以哪杆为机架都是双摇杆机构d双摇杆机构,因为50+120=80+90,满足杆长条件,并以最短杆的对边为机架2-5 解：1由该机构各杆长度可得l AB+ l BC＜l CD+ l AD,由此可知满足杆长条件,当以AB杆或AB杆的邻边为机架时该机构有曲柄存在2以l BC或l AD杆成为机架即为曲柄摇杆机构,以l AB杆成为机架即为双曲柄机构,以l CD杆成为机架即为双摇杆机构2-6 解：1曲柄摇杆机构由题意知连架杆CD杆不是最短杆,要为曲柄摇杆机构,连架杆AB杆应为最短杆0<l AB≤300 mm且应满足杆长条件l AB+l BC≤l CD+l AD,由此可得0<l AB≤150mm 2双摇杆机构由题意知机架AD杆不是最短杆的对边,要为双摇杆机构应不满足杆长条件①AB杆为最短杆0<l AB≤300mm时,l AB+l BC>l CD+l AD,由此可得150mm<l AB≤300mm②AB杆为中间杆300mm≤l AB≤500mm时,l AD+l BC>l CD+l AB,由此可得300mm≤l AB<450mm③AB杆为最长杆500mm≤l AB<1150mm时,l AB+l AD>l CD+l BC,由此可得550mm<l AB<1150mm由此可知：150mm<l AB<450 mm,550mm<l AB<1150 mm3双曲柄机构要为双曲柄机构,AD杆必须为最短杆且应满足杆长条件①AB杆为中间杆300mm≤l AB≤500mm时,l AD+l BC≤l CD+ l AB,由此可得450mm≤l AB ≤500mm②AB杆为最长杆500mm≤l AB<1150mm时,l AB+l AD≤l CD+l BC,由此可得500mm≤l AB ≤550mm由此可知：450mm≤l AB≤550mm2-7 解：a b c d e 各机构压力角和传动角如图所示,图a 、d 机构无死点位置,图b 、c 、e 机构有死点位置2-8 解：用作图法求解,主要步骤： 1计算极位夹角：︒=+-⨯︒=+-⨯︒=3615.115.118011180K K θ 2取比例尺μ=mm3根据比例尺和已知条件定出A 、D 、C 三点,如图所示4连接AC ,以AC 为边作角的另一角边线,与以D 为圆心、摇杆DC 为半径的圆弧相交于C 1和C 2点,连接DC 1和DC 2得摇杆的另一极限位置两个5从图中量得AC =71mm,AC 1=26mm,AC 2=170mm 6当摇杆的另一极限位置位于DC 1时：5mm .2221=⨯=AC AC l AB －μ,5mm .4821=+⨯=AC AC l BC μ 7当摇杆的另一极限位置位于DC 1时：5mm .4922=⨯=AC AC l AB －μ,5mm .12022=+⨯=AC AC l BC μ 答：曲柄和连杆的长度分别为、和、; 2-9 解：用作图法求解,主要步骤： 1计算极位夹角：︒=+-⨯︒=+-⨯︒=4.1612.112.118011180K K θ 2取比例尺μ=mm3根据比例尺和已知条件定出滑块的两极限位置C 1、C 2两点,如图所示4连接C 1C 2,以C 1C 2为直角边作直角三角形C 1C 2P ,使∠C 1C 2P =90°－θ=° 5以C 2P 为直径作圆O6将C 1C 2偏移e 值,与圆O 交于A 点,连接AC 1和AC 2, 7从图中量得AC 1=34mm,AC 2=82mm,则：24mm 212=⨯=AC AC l AB －μ,58mm 221=+⨯=AC AC l BC μ 答：曲柄和连杆的长度分别为24mm 和58mm; 2-10 解：用作图法求解,主要步骤： 1计算极位夹角：︒=+-⨯︒=+-⨯︒=3014.114.118011180K K θ 2取比例尺μ=mm3根据比例尺和已知条件定出机架AC ,如图所示 4根据摇杆的摆角等于极为夹角作出摇杆的两极限位置 5过A 点作摇杆两极限位置的垂线,得垂足点B 1、B 2 6从图中量得AB 1=23mm,则26m m 1=⨯=AB l AB μ 答：曲柄的长度为26mm; 2-11 解：用作图法求解,主要步骤： 1计算极位夹角：︒=+-⨯︒=+-⨯︒=0111118011180K K θ 2取比例尺μ=mm3根据比例尺和已知条件定出D 、C 1、C 2三点,如图所示 4过D 点作C 1D 的垂线,并与C 1C 2的连线交于A 点 5从图中量得AD =220mm,AC 1=234mm,AC 2=180mm,则：27mm 212=⨯=AC AC l AB －μ, 207mm 212=+⨯=AC AC l BC μ,220m m =⨯=AD l AD μ答：曲柄的长度为27mm,连杆的长度为207mm,机架的长度为220mm;三、凸轮机构3-1 判断题1√ 2× 3√ 4× 5× 6× 7× 8× 9√ 10√ 11√ 12√ 13√ 14√ 15× 16√ 17√ 18√ 19× 3-2 填空题1使用 2盘形 3凸轮轮廓 4变曲率 5行程 6行程 7轮廓 8凸轮的转角,从动件的位移 9最小 10法线 11大 12等速 13小 14许用压力角 15低 16大 17大 18内凹 19抛物线 20刚性 3-3 选择题1B 2A 3A 4A 5A 6C 7A 8A 9A 10A 11A 12A 13A 14A 15A 16A 17B 18A 19A 20C 21D 22A 23B 24D 25B 26B 27C 3-4 解：1凸轮的基圆和基圆半径的标注如图所示2从动件的位移线图s-t 和升程h 的标注如图所示 3-5 解：凸轮的位移线图如图所示;3-6 解：1凸轮的位移线图如图所示2凸轮的位移线图如图所示3-7 解：所设计对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构如图所示3-8 解：所设计偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构如图所示3-9 解：各凸轮机构中b、c点的压力角如图所示四、间歇运动机构4-1 判断题1√ 2√ 3× 4√ 5√ 6× 7× 8×4-2 填空题1周期性 2棘轮 3内 42 5锯4-3 选择题1A 2A 3A 4A 5A 6A 7A8A 9A 10A 11A五、联接5-1 判断题1× 2√ 3√ 4× 5√ 6√ 7×8× 9× 10× 11× 12√ 13× 14×15× 16× 17√ 18× 19× 20√ 5-2 填空题1牙型 2大 3越高 4自锁性 54 6螺钉 7拧紧力矩 8防松 9一致 10摩擦 11直线 12梯形 13传力,传导,调整 14右 15轴和毂,挤压 16轴的直径,轴头 17A,B,C,C 18增加键的长度 19B 2080 5-3 选择题1B 2A 3A 4C 5D 6C 7B 8A 9A 10D 11B 12A 13B 14B 15C 16A 17B 18A 19A 20B 21A 22B 23A 24B 25C 26B 27D 28B 29C 30A 31A 32A 33A 34D 35A 36A 37A 38A 39A 40A 41A 42B 43A 44D 45A 5-4 解：该螺栓连接为松螺栓连接,其强度条件为：[]214Fσσπd =≤ 拉杆材料为Q235,其235MPa s σ=,取安全系数S =,则：[]235138.24MPa 1.7s σσS=== 则：114.56mm d ≥== 查教材表5-2可知,选小径d 1=,公称直径d =20mm 的粗牙普通螺纹; 答：拉杆螺纹的直径为M20;5-5 解：该螺栓连接为受横向工作载荷的紧螺栓连接,其强度条件为：[]215.2a e F σσπd =≤ 0Ra CF F F zmf=≥,查教材表5-2可知,M16的螺栓的小径d 1=;取C =,则： 答：该螺栓组能承受的横向载荷应不大于; 5-6 解：该螺栓连接为受轴向工作载荷的紧螺栓连接,其强度条件为：[]215.2a e F σσπd =≤ 各螺栓所受轴向工作载荷220005500N 4Q E F F n=== 各螺栓所受残余预紧力F R =,各螺栓所受总轴向拉力F a =F E +F R = F E =×5500=8800N拉杆材料为Q235,其235MPa s σ=,取安全系数S =,则：[]235156.67MPa 1.5s σσS===则：19.64mm d查教材表5-2可知,选小径d 1=,公称直径d =12mm 的粗牙普通螺纹; 答：所求螺栓直径为M12; 5-7 解：该螺栓连接为受横向工作载荷的紧螺栓连接,其强度条件为：[]215.2ae F σσπd =≤ 材料为35钢,其315MPa s σ=,取安全系数S =,则：[]315210MPa 1.5s σσS===查教材表5-2可知,M16的螺栓的小径d 1=;则：0Ra CF F F zmf=≥,[]221420.15 3.1413.83521024.27kN 5.2 5.2 1.2R zmf πd σF C ⨯⨯⨯⨯⨯≤==⨯答：允许承受的最大载荷不大于;5-8解：1确定螺杆的直径该螺栓连接为受轴向工作载荷的紧螺栓连接,其强度条件为：[]215.2a e F σσπd =≤ F a =W =20kN材料为45钢,其355MPa s σ=,该连接不需严格控制预紧力,取安全系数S =4,则：查教材表5-2可知,选小径d 1=,公称直径d =24mm 的粗牙普通螺纹; 2确定扳手手柄的最小长度查教材表5-2可知公称直径d =24mm 粗牙普通螺纹中径d 2=,则：122.05120221102.55mm 200ad F L F ⨯≥==,取L =1103mm 答：1螺杆直径为M24;2扳手手柄的最小长度为1103mm; 5-9解：1校核螺栓的剪切和挤压强度该螺栓连接为受横向工作载荷的铰制孔螺栓连接：剪切强度条件为：[]204F ττm πd =≤；挤压强度条件为：[]p 0p σδσ≤=d F查教材表5-3可知：级的螺栓的σbp =800Mpa ；σs =640Mpa ；查教材表5-4可知：s τ=,s p =则：[]640256MPa 2.5sτστS ===；bp p p800320MPa 2.5σσS ⎡⎤===⎣⎦ 2204424237.72MPa 256MPa /41 3.1412F τm πd ⨯===<⨯⨯；p 02423 5.27MPa<320MPa 2023F σd δ===⨯ 答：所用螺栓满足剪切和挤压强度要求 2平键的选择及强度校核选A 型平键,根据轴径和轴头长度,从设计手册中查得键的尺寸b =16mm,h = 10mm,L = 70mm;键的标记为：键 16×70 GB/T 1096 —2003;答：所选择的键不满足强度要求; 5-10解：该螺栓连接为受横向工作载荷的普通螺栓连接,其强度条件为：[]215.2a e F σσπd =≤ 级的螺栓的640MPa s σ=,取安全系数S =,则：[]640426.67MPa 1.5s σσS===取C =,则：31.263012.115kN 660.166510a CT F fr -⨯≥==⨯⨯⨯则： 查教材表5-2可知,可选小径d 1=,公称直径d =10mm 的粗牙普通螺纹; 答：螺栓直径为M10; 5-11解：该螺栓连接为受横向工作载荷的紧螺栓连接,其强度条件为：[]215.2ae F σσπd =≤ 受力分析如图所示将外载荷P 向螺栓组中心简化得螺栓组所受的转矩T 和横向载荷P 横向载荷P = 10000N ；转矩T =⨯ = 3000000 N ·mm,方向如图所示由于横向载荷作用每个螺栓受到的横向力1234100002500N 44P P P P P F F F F ======由于转矩作用每个螺栓受到的横向力12347071N 4T T T T T F F F F r ======由图可知,螺栓1、2所受的横向力相等,螺栓3、4所受的横向力相等,且螺栓1、2所受的横向力最大,其值为m =1,取C =,则：1 1.29013.867603.5N 10.16a CF F mf ⨯≥==⨯ 查设计手册可知,可选小径d 1=,公称直径d =36mm 的粗牙普通螺纹;答：该螺栓组螺栓的小径须大于,可选M36的螺栓;5-12 解：略 5-13解：1确定螺柱直径该螺栓连接为受轴向工作载荷的紧螺栓连接,其强度条件为：[]215.2a e F σσπd =≤ 每个螺栓平均承受的轴向工作载荷：223.1431607536N 448E πpDF z ⨯⨯===⨯ 取残余预紧力F R =,则各螺栓所受总轴向拉力F a =F E +F R = F E =×7536=级螺栓的400MPa s σ=,按控制预紧力取安全系数S =,则：[]400266.67MPa 1.5sσσS === 则：111.03mm d ≥查教材表5-2可知,可选小径d 1=,公称直径d =16mm 的粗牙普通螺纹; 2确定螺柱分布直径取螺柱间距为5d ,则055816203.82mm 3.14zd D π⨯⨯===,取D 0=200mm答：连接螺栓直径可选M16的粗牙普通螺纹,分布直径为200mm; 5-14解：1平键类型和尺寸选择安装齿轮处的键：选A 型平键,根据轴径和轴头长度,从设计手册中查得键的尺寸b = 25mm,h = 14mm,L =80mm;键的标记为：键 25×80 GB/T 1096 —2003;安装联轴器处的键：选A 型平键,根据轴径和轴头长度,从设计手册中查得键的尺寸b = 20mm,h = 12mm,L =100mm;键的标记为：键 20×100 GB/T 1096 —2003;2平键连接强度的校核安装齿轮处平键强度校核：()()p 4480046.18MPa 100~120MPa 90148025T σdhl⨯===<⨯⨯-安装联轴器处平键强度校核：()()p 4480047.62MPa 50~60MPa 701210020T σdhl⨯===<⨯⨯-所选择的平键满足强度要求 答：所选择的平键满足强度要求5-15解：1平键类型和尺寸选择选A型平键,根据轴径和轴头长度,从设计手册中查得键的尺寸b = 22mm,h = 14mm,L =100mm;此键的标记为：键 22×100 GB/T 1096 —2003;2传递的最大扭矩查教材表5-7得σp =100 ~ 120Mpa,取σp =120Mpa答：能传递的最大扭矩不大于·m;5-16解：1平键类型和尺寸选择选A型平键,根据轴径和轴头长度,从设计手册中查得键的尺寸b= 25mm,h= 14mm,L = 90mm;此键的标记为：键 25×90 GB/T 1096 —2003;2平键连接强度的校核所选择的平键满足强度要求答：所选择的平键为键 25×90 GB/T 1096 —2003;经验算该键满足强度要求;六、带传动和链传动6-1 判断题1× 2× 3√ 4√ 5× 6× 7×8√ 9× 10× 11√ 12× 13√ 14√15× 16× 17× 18× 19× 20× 21√22× 23× 24√ 25×6-2 填空题1中心角,120° 2两侧,40° 3梯形,7,Y4初拉力,摩擦系数,小轮包角 5越大 65~25 7小8带的基准长度 9平行,对称平面应在同一平面 10小11传动比 12张紧轮 13摩擦力 14可以15弹性滑动,打滑 16打滑 1710 18外19主 20小 214 22型号 23主24绳芯 25平均,瞬时 26链轮的多边效应27不能保持恒定的瞬时传动比；传动平稳性差；工作时有噪音等28偶,奇 29疲劳破坏,胶合 30外链板与销轴31制造精度的影响,致使各排链的载荷分布不均32大,跳齿 33少,冲击,动载荷6-3 选择题1C 2B 3B 4A 5A 6A 7C8A 9B 10B 11A 12A 13C 14A15C 16A 17A 18C 19A 20D 21D22A 23A 24B 25A 26A 27A 28A29D 30B 31B 32A 33B 34A 35B36A 37B 38C6-4解：1小轮包角2带的几何长度查教材表6-3可知,选带的基准长度L d=2800mm3不考虑带传动的弹性滑动时大带轮转速1221d d n d i n d ==,11221460150547.5r /min 400d d n d n d ⨯===4滑动率ε=时大带轮的实际转速()12211d d n d i n d ε==-,()()11221146015010.015539.3r /min 400d d n d εn d -⨯⨯-=== 答：1小轮包角为°；2带的几何长度为,应选带的基准长度2800mm ；3不考虑带传动的弹性滑动时大带轮转速min ；4大带轮的实际转速min;6-5解：1确定带的基准长度L d查教材表6-3可知,选带的基准长度L d =1600mm 2确定实际中心距a 取实际中心距a =530mm 3计算所需带的根数z查教材表6-5得P 0＝；查教材表6-6得ΔP 0＝；查教材表6-7得K α=；查教材表6-3,K L =,则：取z =3根答：1带的基准长度L d =1600mm ；2实际中心距a =530mm ；3所需带的根数为3根;6-6解：查教材表6-3可知,选带的基准长度L d =1600mm 取实际中心距a =460mm查教材表6-5得P 0＝；查教材表6-6得ΔP 0＝；查教材表6-7得K α=；查教材表6-3,K L =,查教材表6-8取工作情况系数K A =答：能传递的最大功率为; 6-7解： 1选择V 带型号查教材表6-8取工作情况系数K A =,故：c 1.17.58.25kW A P K P =⨯=⨯= 根据P c 和n 1,由图6-12选用A 型普通Ｖ带; 2确定大小带轮基准直径由1选择知小带轮基准直径d d1的取值范围为112~140mm,又由教材表6-5知此范围内d d1只有112mm 、125mm 、140mm 三种取值,现选取d d1=125mm;则：根据教材表6-2选从动轮基准直径d d2=280mm; 3验算带速带速在5~25m/s 范围内,带速合适; 4求V 带的基准长度和中心距初定中心距的取值范围0283.5810a ≤≤,现取初定中心距a 0=500mm 带的初定长度：查教材表6-3可知,选带的基准长度L d =1600mm 带传动的中心距：d d0016001648500476mm 22L L a a --≈+=+=取实际中心距a =476mm中心距变动范围为452~500mm 5验算小轮包角α1=°>120°,合适;6确定带的根数查教材表6-5得P 0＝；查教材表6-6得ΔP 0＝；查教材表6-7得K α=；查教材表6-3,K L =,则：取z =5根7计算单根Ｖ带的预紧力 查教材表6-1得q =m,则： 8计算带轮轴上的压力 9带轮结构设计略 6-8解： 1求链节数由教材表6-9查得链节距p=取链节数L p=1322求链所能传动的最大功率由教材图6-25查得P0=10kW,查表6-11得K A=,查表6-12得K Z=,单排链取K m=1,则：答：1链节数L p=132；2链所能传动的最大功率P=10kW;6-9解：由教材表6-9查得链节距为p=的链号为12A由n1=min、链号12A查教材图6-25可得P0=20kW6-10解：由教材表6-9查得满足极限载荷Q = 50kN的链号为16A,链节距为p=由教材图6-25查得P0=40kW,查表6-12得K Z=,单排链取K m=1,则：答：链能传递的功率为;6-11解：1选择链号由传动比i= 3查教材表6-10 取z1=25,则z2=i z1=3×25=75查表6-11取K A=,查表6-12取K z=,单排链取K m=1,由式6-22b得根据P0=和n l=720r/min查教材图6-25可选链号10A2确定润滑方式由表6-9查得链节距p=答：由链号10A,v=s,查图6-26,可选择油浴或飞溅润滑;6-12解：1两轮的合理转向如图所示2两轮的包角如图所示3V带与带轮接触处的弯曲应力分布如图所示,σb1＞σb24载荷过大时,打滑首先出现在小带轮处;由于小带轮上的包角小于大带轮上的包角,因此小带轮上的总摩擦力相应地小于大带轮上的总摩擦力,故打滑首先出现在小带轮处5d11 3.1410014607.64m/s 601000601000πd n v ⨯⨯===⨯⨯,带速在5~25m/s 范围内,带速合适6-13解：图a 、b 、c 所示的链传动布置中链轮均按逆时针旋转七、齿轮传动7-1 判断题1√ 2× 3× 4√ 5× 6× 7× 8√ 9× 10√ 11√ 12√ 13√ 14√ 15× 16× 17× 18√ 19× 20× 21× 22× 23× 24× 25× 26× 27√ 28× 29× 30√ 31× 32√ 33× 34× 35× 7-2 填空题1基圆,基圆 220° 3等于,大于 4恒定,不变 5两轮的模数相等、压力角相等 6≥1,实际啮合线段/基圆齿距 7轴向力,8°～25° 8两轮的模数相等、压力角相等、螺旋角大小相等方向相反9右,14°30′,3mm 10相切,相割,相离11正,弯曲 1217 13少,小 14≤350HBS,齿面点蚀 15轮齿折断 16高20～50HBS,5～10mm 17齿面磨损 18硬度 19相反,相同 20相同,不同 21多 22 2320～40 24少,大,弯曲 25浸油 2610 27直径大小 28500 29铸造30同时参加啮合的齿对数 7-3 选择题1B 2C 3A 4C 5B 6B 7C 8B 9C 10D 11D 12D 13A 14D 15B 16D 17A 18C 19A 20C 21A 7-4解：1啮合线N 1N 2如图所示；2节点P 如图所示；3两轮的节圆如图所示 7-5解：分度圆直径：11 2.52050mm d mz ==⨯=,22 2.540100mm d mz ==⨯= 齿顶圆直径：a11a (2)(2021) 2.555mm d z h m *=+=+⨯⨯=齿根圆直径：f 11a (22)(202120.25) 2.543.75mm d z h c m **=--=-⨯-⨯⨯= 基圆直径：b11cos 50cos 2046.985mm d d α==⨯= 标准中心距：125010075mm 22d d a ++=== 答：两轮的分度圆直径分别为50mm 、100mm,两轮的齿顶圆直径分别为55mm 、105mm,两轮的齿根圆直径分别为、,两轮的基圆直径分别为、,标准中心距为75mm;7-6解： 模数：12221204mm 2040a m z z ⨯===++ 分度圆直径：1142080mm d mz ==⨯=,22440160mm d mz ==⨯= 齿顶圆直径：a11a (2)(2021)488mm d z h m *=+=+⨯⨯=齿根圆直径：f 11a (22)(202120.25)470mm d z h c m **=--=-⨯-⨯⨯=答：两轮的模数为4mm,两轮的分度圆直径分别为80mm 、160mm,两轮的齿顶圆直径分别为88mm 、168mm,两轮的齿根圆直径分别为70mm 、150mm;7-7解：1验算齿面接触疲劳强度查表7-6取载荷系数K =,查表7-7取弹性系数Z E =22175325z u z ===,275mm b b ==,1132575mm d mz ==⨯= []Hlim H H S σσ=,查表7-4取Hlim1580MPa σ=、Hlim2300MPa σ=,Hlim Hlim2300MPa σσ== 查表7-8取H 1.1S =,[]Hlim H H300272.73MPa 1.1S σσ===满足齿面接触强度要求; 2验算齿根弯曲强度查图7-26得Y Fa1=、Y Fa2=,查图7-27得Y Sa1=、Y Sa2=[]FFE F S σσ=,查表7-4取FE1450MPa σ=、FE2230MPa σ=,查表7-8取F 1.25S =[]FE1F1F450360MPa 1.25S σσ===,[]FE2F2F 230184MPa 1.25S σσ=== 满足齿根弯曲强度要求;答：齿面接触强度和齿根弯曲强度均满足 7-8解：开式齿轮传动主要失效形式是齿面磨损和齿根折断, 由[]1Fa SaF F 212KTY Y bm z σσ=≤得齿轮所能传递的最大转矩21F 1max Fa Sa[]2bm z T K Y Y σ=⋅查表7-6取载荷系数K =,b =b 2=40mm查图7-26得Y Fa1=、Y Fa2=,查图7-27得Y Sa1=、Y Sa2=考虑磨损对齿厚的影响[]FE F F0.7S σσ=⨯,查表7-4取FE1FE2120MPa σσ==,查表7-8取F 1.3S =F1Fa1Sa 2[]64.6214.232.91 1.56Y Y σ==⨯,F2Fa2Sa2[]64.6216.362.27 1.74Y Y σ==⨯,F F1F2Fa Sa Fa1Sa1Fa2Sa2[][][]min ,14.23Y Y Y Y Y Y σσσ⎧⎫==⎨⎬⎩⎭齿轮传动传递的最大功率1max 1max 66118583.33500.62kW 9.55109.5510T n P ⋅⨯===⨯⨯ 答：该齿轮传动所能传递的最大功率为; 7-9解：1选择材料、确定许用应力1由表7-4选小齿轮材料用38SiMnMo 调质,硬度为260HBS,σHlim1=720MPa,σFE1=590MPa,大齿轮材料为40Cr 调质,硬度为230HBS,σHlim2=700MPa,σFE2=580MPa;属软齿面传动,二者的硬度差为30HBS;2由表7-8取S H =,S F =,许用应力[]Hlim1H1H720654.55MPa 1.1S σσ===,[]H2700636.36MPa 1.1σ== []FE1F1F590472MPa 1.25S σσ===,[]F2580464MPa 1.25σ== 2按齿面接触强度设计 1设齿轮的精度等级为8级2齿轮齿数取z 1=25,z 2=iz 1=×25=80,实际传动比80 3.225i ==3小齿轮传递的转矩 4计算小齿轮分度圆直径由表7-6取载荷系数K =,由表7-9取齿宽系数d 1φ=,由表7-7取弹性系数Z E =2,则：5模数1153.24 2.13mm 25d m z ===,由表7-1取标准值m = 齿轮分度圆直径：11 2.52562.5mm d mz ==⨯=,22 2.580200mm d mz ==⨯=6齿宽d 1162.562.5mm b d φ==⨯=,取b 2=63mm,b 1=68mm7中心距3验算轮齿的弯曲强度由图7-26得齿形系数Y Fa1=,Y Fa2=,由图7-27得应力修正系数Y Sa1=,Y Sa2= 故所设计齿轮是安全的; 4齿轮的圆周速度查表7-5可知齿轮选用8级精度是合适的; 其他计算从略; 7-10解：1选择材料、确定许用应力1由表7-4大、小齿轮材料均选用40Cr 调质后表面淬火,小齿轮齿面硬度为52HRC,σFE1=720MPa,大齿轮齿面硬度为50HRC,σFE2=700MPa;属硬齿面传动;2由表7-8取S F =,考虑磨损对齿厚的影响,许用应力[]FE F F0.7S σσ=⨯[]FE1F1F7200.70.7403.2MPa 1.25S σσ=⨯=⨯=,[]F27000.7392MPa 1.25σ=⨯= 2按齿轮弯曲强度设计1齿轮齿数取z 1=17,z 2=iz 1=×17=,取z 2=73,实际传动比73 4.2917i ==2小齿轮传递的转矩 3计算齿轮模数由表7-6取载荷系数K =,由表7-9取齿宽系数d 0.6φ=由图7-26得齿形系数Y Fa1=,Y Fa2=,由图7-27得应力修正系数Y Sa1=,Y Sa2=Fa1Sa1F1 3.07 1.530.0116[]403.2Y Y σ⨯==,Fa2Sa2F2 2.26 1.750.0101[]392Y Y σ⨯== 由表7-1取m =3mm 4齿宽d 10.631730.6mm b d φ==⨯⨯=,取b 2=32mm,b 1=37mm其他计算从略; 7-11解： 螺旋角：n 12()4(2150)arccos arccos 184********m z z a β+⨯+'''===⨯ 分度圆直径：n 1142188.73mm cos cos184748m z d β⨯==='''齿顶圆直径：a11n 288.732496.73mm d d m =+=+⨯= 齿根圆直径：f11n 2.588.73 2.5478.73mm d d m =-=-⨯=答：螺旋角为847418'''︒,分度圆直径分别为、,齿顶圆直径分别为、,齿根圆直径分别为、;7-12解：小齿轮传递的转矩：6611109.55109.551079583.33N mm 1200P T n =⨯⨯=⨯⨯=⋅ 小齿轮分度圆直径：n 1132886.96mm cos cos15m z d β⨯=== 圆周力：1t1t 212279583.331830.34N 86.96T F F d ⨯==== 径向力：t1n r1r2tan 1830.34tan 20689.69N cos cos15F F F αβ⨯==== 轴向力：a1a 2t1tan 1830.34tan15490.44N F F F β===⨯= 答：作用在两个齿轮上的圆周力为,径向力为,轴向力为;7-13解：1选择材料、确定许用应力1由表7-4选大、小齿轮材料均用40Cr,并经调质后表面淬火,齿面硬度为50~55HRC,σHlim1=σHlim2=1200MPa,σFE1=σFE2=720MPa,属硬齿面传动;2由表7-8取S H =1,S F =,许用应力[][]Hlim1H1H2H12001200MPa 1S σσσ====,[][]FE1F1F2F 720576MPa 1.25S σσσ==== 2按齿根弯曲强度设计 1设齿轮的精度等级为8级2齿轮齿数取z 1=17,z 2=iz 1=×17=,取z 2=61,实际传动比61 3.5917i ==3小齿轮传递的转矩 4初选螺旋角β=15o 5计算法向模数由表7-6取载荷系数K =,由表7-9取齿宽系数d 0.5φ= 当量齿数：1v1331718.86cos cos 15z z β===,v236167.69cos 15z == 由图7-26得齿形系数Y Fa1=,Y Fa2=,由图7-27得应力修正系数Y Sa1=,Y Sa2=[]Fa1Sa1F1 2.97 1.550.0080576Y Y σ⨯==,[]Fa2Sa2F2 2.29 1.730.0069576Y Y σ⨯== 由表7-1取标准值m n = 6中心距n 12() 2.5(1761)100.94mm 2cos 2cos15m z z a β+⨯+===⨯,取实际中心距a =101mm7修正螺旋角 8齿轮分度圆直径n 11 2.51744.03mm cos cos15739m z d β⨯===''',n 22 2.561157.97mm cos cos15739m z d β⨯==='''9齿宽d 10.544.0322.02mm b d φ==⨯=,取b 2=25mm,b 1=30mm3验算齿面接触强度由表7-7取弹性系数Z E =2 所设计齿轮是安全的; 4齿轮的圆周速度查表7-5可知齿轮选用8级精度是合适的; 其他计算从略; 7-14解：分度圆锥角：11219arctanarctan 26335438z z δ'''===, 分度圆直径：1151995mm d mz ==⨯=,22538190mm d mz ==⨯= 齿顶圆直径：a1112cos 9525cos 263354103.94mm d d m δ'''=+=+⨯⨯= 齿根圆直径：f1112.4cos 95 2.45cos 26335484.27mm d d mδ'''=-=-⨯⨯=锥距：1106.21mm 2R === 齿顶角和齿根角：a f 1.2 1.25arctan arctan 31359106.21m R θθ⨯'''====顶锥角：a11a 26335431359294753δδθ'''''''''=+=+= 根锥角：f 11f 26335431359231955δδθ'''''''''=-=-=答：分度圆锥角分别为453326'''︒、66263'''︒,分度圆直径分别为95mm 、190mm,齿顶圆直径分别为、,齿根圆直径分别为、,锥距为,齿顶角和齿根角为95313'''︒,顶锥角分别为357429'''︒、50466'''︒,根锥角为559123'''︒;7-15解：小锥齿轮传递的转矩：661139.55109.551029843.75N mm 960P T n =⨯⨯=⨯⨯=⋅ 小锥齿轮分度圆直径：11425100mm d mz ==⨯= 小锥齿轮分度圆锥角：11225arctan arctan 22371160z z δ'''=== 小锥齿轮齿宽中点的分度圆直径：m111sin 10050sin 22371180.77mm d d b δ'''=-=-=圆周力：N d T F F m t t 98.78377.8075.29843221121=⨯=== 径向力、轴向力：N F F F t a r 28.248117322cos 20tan 98.738cos tan 1121='''︒⨯︒⨯===δα 答：作用在两个齿轮上的圆周力为,齿轮1的径向力和齿轮2的轴向力为,齿轮1的轴向力和齿轮2的径向力为;7-16解：1两图在K 点的圆周力和轴向力的方向如图所示 2两图各轮的转向如图所示 3斜齿轮的旋向如图所示 7-17解：1齿轮2的轮齿旋向及转动方向如图所示 2两轮在啮合点处各力的方向如图所示 7-18解：1从动轮2的转动方向如图所示 2各轮在啮合点处各力的方向如图所示 7-19解：1其它各轴的转向如图所示2齿轮2、3、4的轮齿旋向如图所示3各轮齿在啮合处的三个分力方向如图所示7-20解：1斜齿轮3和斜齿轮4的轮齿旋向如图所示2圆锥齿轮2和斜齿轮3所受各力的方向如图所示八、蜗杆传动8-1 判断题1× 2√ 3× 4× 5× 6× 7√ 8×9× 10√ 11× 12× 13√ 14× 15√8-2 填空题1斜,齿轮 2低,好,1、2、4、6 3越大 4低5合金钢,渗碳淬火,锡青铜 6m a1=m t2=m,αa1=αt2=α ,γ=β旋向相同7斜齿轮齿条的啮合 8mq 9直径系数 10蜗轮11浸油,压力喷油8-3 选择题1C 2A 3A 4A 5A 6A 7A8A 9A 10A 11A 12D 13B 14A15A 16A 17A 18B8-4解：1各图未注明的蜗杆或蜗轮的转动方向如图所示2a图蜗轮左旋,b图蜗杆左旋,c图蜗轮右旋,d图蜗轮右旋3各图蜗杆和蜗轮在啮合点处的各分力方向如图所示a bc d8-5解：1各轮的转动方向如图所示2斜齿圆柱齿轮3、4和蜗轮2、6的轮齿螺旋线方向如图所示 8-6解：25.1345312===z z i ,()()m m 5.157531055.05.02=+⨯⨯=+=z q m a 答：传动比为,标准中心距为; 8-7解：11轮为左旋,2轮为右旋,4轮为顺时针转动 22轮各分力的方向如图所示 3根据中心距相等2cos 2)(4321d d z z m a n +=+=β,解得9105120'''=β根据γtan 33mz d =,解得6381110'''=γ 34341213434ηηi i T i T T == 解得m N 03.4394⋅=T答：斜齿轮螺旋角为12°50′19″,蜗杆导程角11°18′36″,作用在蜗轮上转矩为·m8-8解：1蜗杆旋向如图所示,蜗轮右旋 2蜗轮啮合点处各力的方向如图所示3轴向力和圆周力方向反向,径向力方向不变 4m m 64881=⨯==mq d ,m m 48060822=⨯==mz d ,mm 272248064221=+=+=d d a 答：蜗杆的分度圆直径为64mm,蜗轮的分度圆直径为480mm,传动的中心距为272mm;九、轮系9-1 判断题1× 2√ 3× 4× 5× 6× 7√ 8√ 9√ 10× 9-2 填空题1固定 2周转 3首轮,末 4行星,差动 5行星,差动 6定轴,差动,行星 7行星轮,中心轮 8行星架 9－n H ,转化轮系 10大,简单 9-3 选择题1A 2B 3B 4C 5A 6B 9-4解：1根据213d r r +=和齿轮1、2、3模数相同得：60202202213=⨯+=+=z z z 2该轮系为定轴轮系,其传动比为： 3min r/45.1773.51001515===i n n 4各轮转向如图所示答：齿轮3的齿数为60,轮系的传动比为,n 5大小为min,各轮的转向如图所示; 9-5解：1该轮系为定轴轮系,其传动比为：2各轮转向如图所示答：n 4的大小为min,各轮的转向如图所示; 9-6解：1该轮系为定轴轮系,其传动比为： 2各轮转向如图所示答：n 8的大小为40r/min,各轮的转向如图所示; 9-7解：1该轮系为周转轮系,其传动比为： 25.128010003113－－===n n i 答：n 3=－80 r/min ,i 13=－; 9-8解：1根据2231r r r r ++='和各轮模数相等得：202025652213==='－－－－z z z z 2该轮系为周转轮系,其传动比为：n H 的转向与n 1相同答：齿轮3的齿数为20,n H 的大小为min,n H 的转向与n 1相同; 9-9解：该轮系为周转轮系,其传动比为：n H 的转向与n 1相反答：行星架H 的转速的大小为min,n H 的转向与n 1相反; 9-10解：1该轮系为周转轮系,其自由度F =3n ―2p l ―p h =3×4―2×4―3=1,该轮系为行星轮系2该轮系为周转轮系,其传动比为：208013213231H 13－－－－－====z z z z z z n n n n i H H ,03=n =H i 1 5n 1与n H 转向相同答：图示轮系为行星轮系,轮系的传动比为5,n 1与n H 转向相同;十、轴承10-1 判断题1× 2√ 3× 4√ 5× 6√ 7× 8√ 9√ 10× 11√ 12√ 13× 14× 15√ 10-2 填空题1滑动,滚动 2承受轴向载荷,轴向承载,越大3外圈,内圈,滚动体,保持架 4阻力小,冲击 5向心,推力 660 7深沟球轴承,6312 8轴向承载 9点蚀,磨损,塑性变形 10接触式,非接触式 11外圈,承载 12液体摩擦,非液体摩擦 13向心,推力 14散热,减小接触应力,吸振,防锈 15内表面 16间歇,低,轻 17滑动18形成楔形油楔,相对运动,有一定粘度的润滑油 19低,高 20磨损,胶合10-3 选择题1D 2A 3A 4D 5C 6B 7B 8A 9C 10B 11A 12A 13A 14A 15B 16C 17A 18A 19A 20A 21A22D 23C 24A 25A 26C 27A 28A 29B 30A 10-4解： 1初选轴承型号由于轴径已确定,所以采用验算的方法确定轴承的型号;初选6207轴承,查教材附表3得6207轴承的C =25500N,C 0r =15200N2求当量动载荷F a /C or = 720/15200= ,根据F a /C or 值由教材表10-7线性插值求e 值0.220.260.220.0470.0280.0560.028e --=--,0.247e = F a /F r =720/1770=>e ,由教材表10-7查得X =,根据F a /C or 值由教材表10-7线性插值求Y 值1.99 1.71 1.990.0470.0280.0560.028Y --=--, 1.8Y = P =XF r +YF a =×1770+×720=3求轴承寿命查教材表10-8取f t =1,表10-9取f p = 所选轴承6207不合适改选6307轴承按照上述步骤重新计算,此处不再详细计算,只给出计算结果如下：C =33200N,C 0r =19200N,F a /C or = ,e =,F a /F r =>e ,X =,Y =,P =,L h =12089h>6000h答：所选轴承6307合适 10-5解：P =F r =1500N,查教材表10-8取f t =1,表10-9取f p =,查教材附表3得6309轴承的C =52800N答：该轴承满足使用寿命要求 10-6解： 1选择轴承根据轴承类型为角接触球轴承和轴颈70mm 从表中选择7214C 轴承 2计算轴承寿命P =40600N,查教材表10-8取f t =1,表10-9取f p =,从表中查得7214C 轴承的C =69200N3判断轴承的压紧和放松当A +S 2<S 1时,轴承1被压紧,轴承2被放松答：1选择7214C 轴承；2轴承寿命为13340h ；3当A +S 2<S 1时,轴承1被压紧,轴承2被放松;10-7解：1求轴承所受的径向力80802800933.3N 240240r rC F F ⨯===,2800933.31866.7N rD r rC F F F =-=-= 2确定轴承内部附加轴向力的方向：S C 向左,S D 向右 3求轴承的内部附加轴向力S C ==×=,S D ==×=4求轴承的轴向力A +S D =750+=>>S C ,所以轴承C 被压紧,轴承D 被放松 F aC = A +S D =,F aD = S D =答：F aC =,F aD =10-8解：1确定轴承内部附加轴向力S的方向：S1向左,S2向右2求轴承的内部附加轴向力S1==×1400=952N,S2==×900=612N3求轴承的轴向力A+S2=800+612=1412N>952N>S1,所以轴承1被压紧,轴承2被放松F a1= A+S2=800+612=1412N,F a2= S2=612N4求轴承的当量动载荷查教材表10-7知7210AC轴承的e=F a1/ F r1＝1412/1400＝>= e,查教材表10-7取X1＝,Y1＝F a2/ F r2＝612/900＝= e,查教材表10-7取X2＝1,Y2＝0P1＝X1F r1+Y1F a1=×1400+×1412=P2＝X2F r2+Y2F a2=1×900+0×612=900NP=max{P1,P2}=5求轴承寿命查教材表10-8取f t=1,查教材附表4得7210AC轴承的C=40800N, 答：该轴承的寿命为;10-9解：1确定轴承内部附加轴向力S的方向：S1向右,S2向左2求轴承的内部附加轴向力查设计手册得30212轴承的e=,Y=S1=F r1 /2Y=4800/3=1600N,S2=F r2 /2Y=2200/3=,3求轴承的轴向力A+S1=650+1600=2250N>>S2,所以轴承2被压紧,轴承1被放松F a1=S1=1600N,F a2= A+S1=2250N4求轴承的当量动载荷F a1/ F r1＝1600/4800＝<= e,查教材表10-7取X1＝1,Y1＝0F a2/ F r2＝2250/2200＝>= e,查教材表10-7取X2＝,Y2＝P1＝X1F r1+Y1F a1=1×4800+0×1600=4800NP2＝X2F r2+Y2F a2=×2200+×2250=4255NP=max{P1,P2}=4800N5求轴承寿命查教材表10-8取f t=1,10-9取f p=,查教材附表5得30212轴承的C=102000N, 答：该对轴承合适10-10解：1初选轴承型号由于轴径已确定,所以采用验算的方法确定轴承的型号;初选30207轴承,查设计手册得30207轴承的e=,Y=,C=54200N2求轴承所受的径向力119519527102072.4N 60195255rr FF⨯===+,2127102072.4637.6Nr r rF F F=-=-=3确定轴承内部附加轴向力S的方向：S1向右,S2向左4求轴承的内部附加轴向力S1=F r1 /2Y==,S2=F r2 /2Y==,5求轴承的轴向力A +S 2=960+=>>S 1,所以轴承1被压紧,轴承2被放松 F a1=A +S 2=,F a2= S 2=6求轴承的当量动载荷F a1/ F r1＝＝>= e ,查教材表10-7取X 1＝,Y 1＝ F a2/ F r2＝＝<= e ,查教材表10-7取X 2＝1,Y 2＝0 P 1＝X 1F r1+Y 1F a1=×+×= P 2＝X 2F r2+Y 2F a2=1×+0×= P =max{P 1,P 2}=7求轴承寿命查教材表10-8取f t =1,10-9取f p = 答：选用30207轴承合适 10-11解： 1选择轴承材料选择轴承材料为ZCuSn10P1,查教材表10-16得ZCuSn10P1的p =15Mpa,pv =15Mpa ·m/s,v =10m/s2选择轴承宽径比据径向滑动轴承宽径比的选择范围,选取B/d =1,B =1×100 =100mm 3验算轴承工作能力 压强p 的验算：[]r 200002MPa<15MPa=100100F p p Bd ===⨯ pv 的验算：[]r 20000120012.57MPa m/s<15MPa m/s=1910019100100F n pv pv B ⨯===⋅⋅⨯v 的验算：[]3.1410012006.28m/s<10m/s=601000601000πdn v v ⨯⨯===⨯⨯答：从上面的验算可知所选择的轴承材料合理10-12解： 1选择轴承材料选择轴承材料为ZCuSn5Pb5Zn5,查教材表10-16得ZCuSn10P1的p =8Mpa,pv =15Mpa ·m/s,v =3m/s2验算轴承工作能力 压强p 的验算：[]r 50000.16MPa<8MPa=200160F p p Bd ===⨯ pv 的验算：[]r 50003000.39MPa m/s<15MPa m/s=1910019100200F n pv pv B ⨯===⋅⋅⨯v 的验算：[]3.141603002.51m/s<3m/s=601000601000πdn v v ⨯⨯===⨯⨯答：从上面的验算可知所选择的轴承材料合理 10-13解： 1查许用值查教材表10-16得ZCuSn10P1的p =15Mpa,pv =15Mpa ·m/s 2由压强p 确定的径向载荷 3由pv 确定的径向载荷答：轴承的主要承载能力由pv 确定,由2和3可知,该轴承的最大径向载荷为23875N;十一、轴11-1 判断题1× 2× 3× 4× 5√ 6√ 7× 8√ 9√ 10√ 11× 12× 13× 14× 15√ 11-2 填空题1转轴,心轴,传动轴 2心,转 3回转 4轴径5轴向定位,工作 6相对转动,键连接,花键连接 7轴端,轴向 83nPC d ≥ 9[]w 1-3e e 1.0σσ≤=d M 10应力集中 11-3 选择题1A 2A 3A 4A 5B 6A 7B 8A 9A 10C 11A 12A 13A 14A 15A 16A 11-4解：材料为40Cr 的传动轴,C 取小值98,则：07mm .5280129833=⨯=≥n P C d ,圆整为标准值取d =56mm答：轴的直径可取56mm; 11-5解：由[]3T 62.01055.9nP d τ⨯≥得[]631055.92.0⨯≤nd P T τ,则： 答：该轴能传递的最大功率为; 11-6解： 1计算支反力425.5r/min 1212==n z z n ,mm 246886N 1055.9262⋅=⨯=n PT 圆周力F t ：N 21667632468862222t =⨯⨯==d T F 合力F n ：N 230520cos 2166cos 0t n ===αF F 支反力：N 5.11522n r2r1===FF F2计算弯矩并绘制弯矩图。
机械原理复习题
一、1.当机构的的原动件数目小于其自由度数时，该机构将（ ）确定的运动。
正确答案：CA.有B.没有C.不完全有2.当机构的的原动件数目大于其自由度数时，该机构将（ ）。
正确答案：CA.有确定的运动B.没有确定的运动C.最薄弱环节发生损坏3.在机构中，某些不影响机构运动传递的重复部分所带入的约束为（ ）。
正确答案：AA.虚约束B.局部自由度C.复合铰链。
4.机构具有确定运动的条件是（ ）。
正确答案：CA.机构自由度小于原动件数B.机构自由度大于原动件数C.机构自由度等于原动件数 5.用一个平面低副联二个做平面运动的构件所形成的运动链共有（ ）个自由度。
正确答案：BA.3B.4C.5D.66.杆组是自由度等于（ ）的运动链。
正确答案：AA.0B.1C.原动件数7.一般平面运动副所提供的约束为（ ）。
正确答案：DA.1B.2C.3D.1或28.某机构为Ⅲ级机构,那么该机构应满足的必要充分条件是（ ）。
正确答案：DA.含有一个自由度B.至少含有一个基本杆组C.至少含有一个Ⅱ级杆组D.至少含有一个Ⅲ级杆组9.机构中只有一个（ ）。
正确答案：DA.闭式运动链B.运动件C.从动件D.机架10.具有确定运动的差动轮系中其原动件数目（ ）。
正确答案：AA.至少应有2个B.最多有2个C.只有2个D.不受限制11.机构作确定运动的基本条件是其自由度必须大于零。
（ ） 正确答案：错对错12.任何机构都是自由度为零的基本杆组依次连接到原动件和机架上面构成的。
（ ） 正确答案：对对错13.高副低代是为了对含有高副的平面机构进行分析和研究。
（ ） 正确答案：对对错14.任何具有确定运动的机构的从动件系统的自由度都等于零。
（ ） 正确答案：对对错15.在平面机构中一个高副将引入两个约束。
（ ）正确答案：错对错16.当机构的自由度F>0,且等于原动件数，则该机构即具有确定的相对运动。
（ ）正确答案：对对错17.运动链要成为机构，必须使运动链中原动件数目等于其自由度数。
中级工《机械常识》复习题答案
中级工机械常识复习题答案一、判断题1、机构是有相对运动构件的组合。
（×）2、构件是加工制造单元。
（×）3、高副比低副的承载能力大。
（×）4、V带与带轮间用两侧面之间的摩擦力来传递运动和动力的。
（√）5、带传动底传动比一般都应大于7。
（×）6、普通V带型号中，Y型的截面尺寸最大，E型的截面尺寸最小。
（×）7、两个相互配合的螺纹，其旋向公称相同。
（√）8、锯齿形螺旋广泛用于单向螺旋传动中。
（√）9、有M24×1.5螺纹标注，表示公称直径为24mm螺距为1.5mm的细牙普通螺纹。
（√）10、链传动不能保持瞬时传动比恒定。
（√）11、与带传动相比，链传动的效率较高。
（√）12、齿轮传动能保持瞬时传动比恒定。
（√）13、螺旋角越大，斜齿圆柱轮传动越平稳。
（√）14、斜齿圆柱齿轮可以作滑移齿轮。
（×）15、齿面点蚀是开式齿轮传动的主要失效形式。
（×）16、齿面磨损是开式齿轮传动的主要失效形式。
（√）17、适当的提高齿面硬度可以有效的防止齿面磨损。
（√）18、蜗杆传动通常用于两轴线在空间垂直交错的场合。
（√）19、蜗杆头数越少，传动比就越大。
（√）20、采用轮系传动可以得到很大的传动比。
（√）21、轮系中的惰轮可以改变从动轴转速的大小和方向。
（×）22 平面连杆机构各构件的运动轨迹一定在同一平面或相互平行的平面内。
（√）23 平面连杆机构各构件是用高副连接而成的。
（×）24 在曲柄摇杆机构中，摇杆两极限位置的夹角称为极位夹角。
（×）25 移动凸轮可以相对机架作直线往复运动。
（√）26 凸轮机构设计适当的轮廓曲线，从动件可实现任意运动规律。
（√）27、心轴可以是转动的；也可以是固定不动的。
（√）28、转轴用于传递动力，只受扭转作用而不受弯曲作用或受弯曲作用很小。
（√）29、用圆螺母等结构可对轴上零件作周向固定。
机械原理第七版部分重要答案
2-16.试计算图示各机构的自由度。
图a 、d 为齿轮一连杆组合机构；图b 为凸轮一连杆组合机构(图中在 D 处为铰接在一起的两个滑块)；图c 为一精压机机构。
并问在图 d 所示机构中，齿轮3、5和齿条7与齿轮5的啮合高副所提供的约束数目是否相同？为什么?a) 分析：A 为复合铰链，不存在局部自由度和虚约束。
F=3n-(2p L +p H )=3 >4-(2 >5+1)=1或 F=3n-(2p L +p H -p')-F'=3 >- (2 >+1-0)-0=1 b) 分析：B 、E 为局部自由度。
F=3n-(2p L +p H )=3 >- (2 >+2)=1 或 F=3n-(2p L +p H -p')-F'=3 >-(2 >8+2-0)-2=1 注意：该机构在 D 处虽存在轨迹重合的问题，但由于D 处相铰接的双滑块为一个 n 级杆组，未引入约束，故机构不存在虚约束。
如果将相铰接的双滑块改为相固联的十字滑块，则 该机构就存在一个虚约束。
c) 分析：该机构存在重复结构部分，故存在虚约束。
实际上，从传递运动的独立性来看, 有机构ABCDE 就可以了，而其余部分为重复部分，则引入了虚约束。
F=3n- (2p L +p H )=3 >- (2 >+0)=1或 F=3n-(2p L +p H -p')-F'=3 >1-(2 >7+0-2)-0=1d) 分析：A 、B 、C 为复合铰链；D 处高副的数目为2。
不存在局部自由度和虚约束。
F=3n-(2p L +p H )=3 >- (2 >+3)=1 或 F=3n-(2p L +p H -p')-F'=3 >-(2 >+3-0)-0=1齿轮3与5的中心距受到约束， 轮齿两侧齿廓只有一侧接触， 另一侧存在间隙，故齿轮高副提供一个约束。
机械原理考试试题及答案
试题1一、选择题（每空2分，共10分）1、平面机构中，从动件的运动规律取决于 D 。
A、从动件的尺寸B、机构组成情况C、原动件运动规律D、原动件运动规律和机构的组成情况2、一铰链四杆机构各杆长度分别为30mm ，60mm，80mm，100mm，当以30mm的杆为机架时，则该机构为 A 机构。
A、双摇杆B、双曲柄C、曲柄摇杆D、不能构成四杆机构3、凸轮机构中，当推杆运动规律采用 C 时，既无柔性冲击也无刚性冲击。
A、一次多项式运动规律B、二次多项式运动规律C、正弦加速运动规律D、余弦加速运动规律4、平面机构的平衡问题中，对“动不平衡”描述正确的是 B 。
A、只要在一个平衡面内增加或出去一个平衡质量即可获得平衡B、动不平衡只有在转子运转的情况下才能表现出来C、静不平衡针对轴尺寸较小的转子（转子轴向宽度b与其直径D之比b/D<0.2）D、使动不平衡转子的质心与回转轴心重合可实现平衡5、渐开线齿轮齿廓形状决定于 D 。
A、模数B、分度圆上压力角C、齿数D、前3项二、填空题（每空2分，共20分）1、两构件通过面接触而构成的运动副称为低副。
2、作相对运动的三个构件的三个瞬心必在同一条直线上。
3、转动副的自锁条件是驱动力臂≤摩擦圆半径。
4、斜齿轮传动与直齿轮传动比较的主要优点：啮合性能好，重合度大，结构紧凑。
5、在周转轮系中，根据其自由度的数目进行分类：若其自由度为2，则称为差动轮系，若其自由度为1，则称其为行星轮系。
6、装有行星轮的构件称为行星架（转臂或系杆）。
7、棘轮机构的典型结构中的组成有：摇杆、棘爪、棘轮等。
三、简答题（15分）1、什么是构件？答：构件：机器中每一个独立的运动单元体称为一个构件；从运动角度讲是不可再分的单位体。
2、何谓四杆机构的“死点”？答：当机构运转时，若出现连杆与从动件共线时，此时γ=0，主动件通过连杆作用于从动件上的力将通过其回转中心，从而使驱动从动件的有效分力为零，从动件就不能运动，机构的这种传动角为零的位置称为死点。
机构运动简图与自由度习题及答案
机构运动简图与⾃由度习题及答案⼀、填空题1.机构中各个构件相对于机架能够产⽣独⽴运动的数⽬称为（⾃由度）。
2.平⾯机构的⾃由度计算公式为：（F=3n-2P L-P H）。
3.从机构结构观点来看，任何机构是由_原动件_、__机架_、_从动件三部分组成。
4.构件的⾃由度是指构件所具有的独⽴运动的数⽬5.两构件之间以线接触所组成的平⾯运动副，称为⾼副，它产⽣1个约束，⽽保留 2 个⾃由度。
6.机构中的运动副是指使两构件直接接触并产⽣⼀定相对运动的连接7.机构具有确定的相对运动条件是原动件数等于机构的⾃由度。
8.在平⾯机构中若引⼊⼀个⾼副将引⼊_1_个约束，⽽引⼊⼀个低副将引⼊_2_个约束，构件数、约束数与机构⾃由度的关系是F=3n-2PL -PH。
9.当两构件构成运动副后，仍需保证能产⽣⼀定的相对运动，故在平⾯机构中，每个运动副引⼊的约束⾄多为 2 ，⾄少为 1 。
10.在平⾯机构中，具有两个约束的运动副是低副，具有⼀个约束的运动副是⾼副。
11.计算平⾯机构⾃由度的公式为Ｆ= F=3n-2PL -PH，应⽤此公式时应注意判断：A. 复合铰链，B.局部⾃由度，C.虚约束。
12.机构中的复合铰链是指；局部⾃由度是指；虚约束是指。
13.机构运动简图是的简单图形。
14.机构中，若两构件之间既相互直接接触，⼜具有⼀定的相对运动，形成⼀种可动连接称为运动副，通过⾯接触⽽形成的联接称为低副，通过点或线接触⽽形成的联接称为⾼副。
15.构成机构的要素是零件和构件；构件是机构中的运动单元体。
16.运动副是指能使两构件之间既能保持_直接_接触，⽽⼜能产⽣⼀定的形式相对运动的_联接__。
17.图⽰机构要有确定运动需要有__1_个原动件。
18.平⾯运动副可分为低副和⾼副，低副⼜可分为转动副和移动副。
19.运动副是使两构件接触，同时⼜具有确定相对运动的⼀种联接。
平⾯运动副可分为低副和⾼副。
20.平⾯运动副的最⼤约束数为2 。
21、机构具有确定相对运动的条件是机构的⾃由度数⽬等于主动件数⽬。
(完整版)机械基础试题和答案
机械基础试题第一章一、填空题1、机器和机构，都是由 组合而成的。
物体2、组成构件，并且相互之间能作 的物体，叫做构件。
相对运动3、构件是机器的 单元，零件是机器的 单元。
运动 制造4、一般以 作为机构和机器的通称。
机械5、金属材料的性能分为 性能和 性能，力学性能属于 性能之一。
工艺 使用 使用6、金属材料在常温下抵抗氧，水蒸汽及其它化学介质腐蚀作用的能力叫 性；抵抗氧化作用的能力叫 性。
耐腐蚀 抗氧化7、机器能够完成有用的_________或转换机械能。
机构只是完成传递运动、力或改变运动形式的_________。
机械功 实体组合 8、机器和机构统称为_________。
机械9、一台完整的机器，通常由_________、_________、_________、_________。
原动机部分 执行部分 传动部分 操纵或控制部分10、材料是机器的_________。
金属材料的性能一般分为_________和_________。
物质基础 工艺性能 使用性能11、金属材料的力学性能是指金属材料在_________下所表现出来的抵抗性能。
外力作用 12、硬度是衡量金属材料_________的一个指标。
硬度试验方法可分为_________和_________。
软硬 压入法 刻划法13、摩擦是指两物体的接触表面阻碍它们相对运动的_________。
机械阻力14、运动副之间的摩擦将导致机件表面材料的逐渐丧失或转移，即形成_________。
磨损 15、一个机件的磨损过程大致可分为_________阶段、_________阶段、_________阶段三个过程。
跑合 稳定磨损 剧烈磨损16、疲劳磨损，也叫_________或简称_________。
疲劳点蚀 点蚀17、金属材料的使用性能包括__________、__________、__________。
物理性能 化学性能 力学性能18、金属从固体状态向液态状态转变时的温度称为__________。
《机械设计基础》试题库及答案
-《机械设计基础》试题1 机构与机器的共同特点为。
○（1）人为的实体组合。
（2）各相关实体之间具有相对确定的运动。
2 机构与机器的不同点是。
○（1）机器：有能量的转化?（2）机构：没有能量的转化。
3 机械就是与的总体。
○机器机构4机器是由组成。
○零件5 机构是由组成。
○构件7 在机械设计中，零件是单元。
○制造8 在机械设计中，构件是单元。
○运动21机构具有确定运动的条件是。
○自由度大于零，且等于原动件数目22 运动副按构件之间接触的形式不同可分为和。
○低副高副23 组成一个机构的四大要素是机架、主动件、从动件和○运动副24 重合在一起的多个转动副称为。
○复合铰链25 两构件通过点或线接触组成的运动副称为○高副28 在机构中不产生实际约束效果的重复约束称为。
○虚约束29 机构运动简图是一种用简单的和表示的工程图形语言○线条符号30 平面机构自由度的计算公式为。
○F=3n-2P -P31 平面低副的约束数是。
○233每一个运动副都是由构件所组成。
○两个34 机构的自由度就是整个机构相对于的独立运动数。
○机架35 构件组成运动副后，独立运动受到限制，这种限制称为。
○约束36 平面机构中，构件的自由度数目构件独立运动的参数数目。
○等于38 组成低副的两构件间只能相对移动，则称该低副为。
○移动副39 组成低副的两构件间只能相对转动，则称该低副为。
○转动副40 机械中凡不影响主动件和输出件运动传递关系的个别构件的独立运动自由度，则称为。
○局部自由度41 若曲柄摇杆机械的极位夹角θ=30°，则该机构的行程速比系数K值为。
○K=1.442 在双摇杆机械中，若两摇杆长度相等，则形成机构。
机构。
○等腰梯形43 在四杆机械中，取与相对的杆为机架，则可得到双摇杆机构。
○最短杆44平面连杆机构具有急回特征在于不为0。
○极位夹角45 由公式θ=180°（K-1/K+1）计算出的角是平面四杆机构的○极位夹角46 机构传力性能的好坏可用来衡量。
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11组合机构1.生产工艺要求某机构将输入的匀速单向运动，转变为按正弦规律变化的移动输出，一种可供选择的机构是。
(A) 齿轮齿条机构； (B) 直动滚子从动件盘形凸轮机构；(C) 偏置曲柄滑块机构； (D) 螺旋机构2. 要求一工作构件实现单向间歇转动，主动件每转一转的过程中工作构件将沿顺时针方向转过90︒后停歇一段时间，主动件运动为等速单向转动，可实现该运动的一种机构是。
(A) 曲柄摇杆机构； (B) 单个棘轮机构；(C) 单个槽轮机构； (D) 单万向联轴节3.某技术革新项目，需完成将单向连续转动转换成直线往复运动。
主、从动件的相对位置和从动件的位移线图如图示，ϕ为主动件转角，s A为从动件位移，一种可供考虑采用的方案是用。
(A)曲柄滑块机构；(B)圆柱凸轮机构；(C)盘形凸轮机构；(D) 齿轮齿条机构。
4.轻工机械中常需从动件作单向间歇运动，下列机构中不能实现该要求的是。
(A) 棘轮机构； (B) 蜗形凸轮机构；(C) 槽轮机构； (D) 摆动导杆机构5.在一传动中，主、从动件的传动轴线平行，但其轴间距离可能会发生变化，现要求主、从动轴的传动比为定值。
一种可供选择的机构是。
(A) 平行四边形机构； (B) 齿轮机构；(C) 十字滑块联轴节； (D) 转动导杆机构6.7.试举出四种能实现两平行轴之间同向匀速转动要求的不同类型的机构。
8.试举出两种能实现主动轴匀速转动，从动轴不等速单向连续转动的机构。
9.何谓机械的工作循环图( 也称运动循环图)？10.试述机器工作循环图的功用。
11.试举出主动件作匀速转动，而从动件能实现单向间歇运动的三种不同类型的机构。
12.13.14.15.在转动轴线互相平行的两构件中，主动件作往复摆动，从动件作单向间歇转动，若要求主动件每往复一次，从动件转12︒。
试问：(1) 可采用什么机构？(2) 试画出其机构示意图；(3) 简单说明设计该机构尺寸时应注意哪几个问题？16.设需要传递两垂直交错轴间的运动，使得当主动轴连续匀速转动时，从动轴作往复摆动，并且除在两摆动端点处外均作匀速运动。
试问(1)应采用何种机构来实现？(2)画出其机构示意图。
17.转动轴线平行的两构件，主动件作连续转动，从动件作单向的间歇转动，若要求主动件转一圈中，从动件转动120︒然后停歇。
试问：(1)可采用什么传动机构？(2) 画出其机构示意图；(3)简单说明设计该机构尺寸时应注意哪些问题。
18.某机械的执行构件需作冲程大小可以调节的往复直线运动。
试设计含有该执行构件的机构的机构示意图。
19.要求一工作构件实现间歇转动，每次沿顺时针方向转过90︒后停歇。
试说明可采用什么机构实现此运动要求？并画出所选机构的示意图。
20.有一小型工件，需要以手动快速压紧或松开，并要求工件被压紧后，在工人手脱离的情况下，不会自行松脱。
试确定用什么机构实现这一要求；绘出机构在压紧工件状态时的运动简图，并说明设计该机构时的注意事项。
21.22.生产工艺要求某机构将输入的匀速转动，转变为正弦规律变化的移动输出。
试构思两种以上由不同类型的机构来实现该工艺要求的方案，试绘出机构示意图并作必要的说明。
23.在一传动中，主、从动件的传动轴线平行，但其轴间距离可能会发生变化，现又要求主、从动轴同速转动。
试确定两种能实现这种传动的机构，画出运动简图，并简要说明设计该机构时应注意哪些问题。
24.试画出图示组合机构的组合方式框图，确定其组合方式。
图中画有箭头的构件为原动件。
25.图示组合机构中，构件1( 双联凸轮) 为主动件，构件6为从动件，试画出该机构的组合框图，要求框图内注出构件编号。
26. 试画出图示组合机构的组合框图，要求框内注出构件编号(1为主动件，7为从动件)。
27.图示为一压榨机，拟用一个电动机同时带动四个螺母旋转，以便使其带动压板沿立柱向下移动，完成压榨任务。
请画出实现这一要求的机构示意图。
28. 炼钢炉倾倒钢水时，需要由电动机驱动，使炉体缓慢转动以倒出钢水。
为防止因电机故障炉体停转使钢水凝结在炉体内，因而要用两个电机驱动，当一个电机因故障停转后，另一电机仍可使炉体继续转动，试问用何种机构可实现这一要求？试画出其机构示意图。
29. 欲将一粗绳张紧在两立柱之间，用手作为动力，要求手放开后，张紧的绳子不会自行松脱。
试问可采用何种机构？画出其机构示意图，并说明设计该机构时要注意哪些问题。
30.某码头需设计一上下船用的扶梯，由于船随水位的升降要上下浮动，扶梯一端固定在码头上，另一端连接在船上，要求人能沿扶梯上水平的阶梯上下船。
请提出一机构方案，并画出其机构示意图。
31. 如图所示，为了加工内径不一的管状零件，要求设计一机构能将三块支承块A、B、C撑紧在管状零件的内壁，使管状零件依靠摩擦力随同机构的主轴D同步绕其轴线旋转。
请画出机构示意图并附以简要说明。
32.试构思一种机构，其某一构件上的一点能实现图示的轨迹要求。
画出该机构的机构示意图，并简述该机构的设计步骤。
33.试构思一实现图示轨迹的机构方案，绘出机构示意图，并简述机构的设计步骤。
34.为修磨钢笔笔尖，要求夹持笔尖的主轴能绕其自身的轴线往复摆动( 摆动的角度应大于180 )，同时又能沿其自身的轴线往复移动( 两种运动互相独立)。
试确定使该主轴实现上述运动的机构，画出其机构示意图；并对机构的功能作必要的说明。
11 组合机构1.总分2 分。
B2. 总分2 分。
C3. 总分2 分。
B4. 总分2 分。
D5. 总分2 分。
C6.7. 总分5 分。
下列机构的任四种均可作为答案：平行四边形机构；双万向联轴节；十字滑块联轴器；内啮合齿轮机构；链传动机构；带传动机构8. 总分5 分。
以下机构答对两个即可：椭圆齿轮机构；双曲柄机构；转动导杆机构；齿轮-连杆组合机构9. 总分5 分。
在设计时为了使机器的各个执行构件的动作互相协调而编制的图。
10. 总分5 分。
协调机器各执行构件的运动，保证机器按要求次序工作。
11. 总分5 分。
只需选三种即可：棘轮机构；槽轮机构；不完全齿轮机构；凸轮式间歇运动机构12.13.14.15. 总分：10 分(1) 棘轮机构。
(2) 如图示(3) 设计时应注意两个问题( 保证机构可靠工作):齿形要符合自动啮紧条件。
12︒应是每齿所对中心角的倍数。
而主动件的摆角应为12︒+2∆ϕ。
∆ϕ为空程角，在12︒前后各加∆ϕ角。
16. 总分：5分。
(1)2分；(2)3分摆动从动件圆柱凸轮机构。
17. 总分：10分。
(1)3分；(2)4分；(3)3分方案之一：可采用三槽槽轮机构，以避免圆销进入和退出沟槽设计时应使O A O A12时产生刚性冲击。
18. 总分：10分。
用螺旋机构调节曲柄长度，以调节往复运动的冲程。
19. 总分5 分。
可选用四槽槽轮机构( 图略) 或其他方案。
20. 总分：10分。
用铰链四杆机构实现工作要求；机构示意图如图示。
设计时，以连杆为主动件。
在压紧状态时应使ABC在一直线上。
21.22.总分：10分。
(1)5分；(2)5分(1)用双移动副的正弦机构如图构件1匀速转动，S点的输出运动为正弦规律移动(2)用平底直动从动件偏心圆凸轮机构当凸轮1匀速转动，从动件输出按正弦规律运动。
23.总分：10分。
(1)5分；(2)5分(1)双万向连轴器 , 见图 a中间轴的两叉面应在同一平面内，中间轴可伸缩。
(2)双转块机构 , 见图 b注意减小移动副中的摩擦，构件2的惯性力平衡问题。
此题无标准答案，能满足要求即行。
(a)(b)24.总 分：10 分 。
框 图2 分；结 论2分并 联 式 组 合 机 构 25. 总 分：10 分26. 总 分：10分。
各 简 单 机 构 框 图 各 2 分； 总 框 图 4 分27. 总 分:10 分。
由 电 机−→− 带 传 动 机 构−→− 蜗 杆 蜗 轮 机 构−→− 圆柱 齿 轮 机 构−→− 螺 母 螺 杆。
使 四 个 螺 母 向 同 一 方 向 转 动。
28.总分：10分。
两自由度机构：当一输入为零时，其输出构件的转向仍不变。
29. 总分：10分。
可采用棘轮机构，如图示，让绳绕在与棘轮固接的轴上。
设计棘轮机构时应满足自动啮紧条件。
30. 总分：10分。
方案之一：31. 总分：10分.方案之一：螺 旋 在 轴D 上， 螺 母 旋 紧 时， 推 动 滑 块， 通 过 滑 块 曲 柄 机 构 推 动 平 行 四 边 形 机 构， 其 连 杆 即 撑 板A 向 外 撑。
滑 块 同 时 与三 套 机 构 相 连， 使A 、B 、C 三 块 支 承 板 同 时 外 撑， 撑 紧 在 管 状 零 件 内 壁。
32.总 分：10分。
题 解 示 意 图 如 图 示。
(5分)设 计 步 骤1) 在 图 示 轨 迹 上 按 要 求 取 若 干 位 置 点。
2) 调 整A 、E 位 置 及 各 杆 长 度， 以 实 现 运 动 可 能 性。
3) 把1、2 凸 轮 与 位 置 点 同 样 等 分， 求 出 在 各 位 置 时 杆AG 和ED 的 摆 角 得ψϕ1-，ψϕ2- 线 图。
4) 由ψϕ1- 设 计 凸 轮1；由ψϕ2- 设 计 凸 轮2；即 可 实 现 图 示 轨 迹。
(5 分)33. 总 分：15 分。
题 解 示 意 图 如 图 示。
设计步骤：1)在图示轨迹上按要求取若干位置点。
2)把凸轮同样等分求出轨迹上各点对应的x、y得x-ϕ图和y-ϕ图；3)由x-ϕ曲线图设计x凸轮；由y-ϕ曲线图设计y凸轮。
34. 总分：10分。
方案之一：轴的往复移动可由拨叉带动，而拨叉与曲柄滑块机构的滑块相联。
轴的往复摆动可由往复移动的齿条( 它可与另一曲柄滑块机构的滑块相联) 带动齿轮来实现，齿轮与轴用导向键相联。